浅析集瑞线束模块化设计

周文生，张军，林萍萍

（集瑞联合重工有限公司汽车工程研究院，安徽芜湖　241000）

浅析集瑞线束模块化设计

周文生，张军，林萍萍

（集瑞联合重工有限公司汽车工程研究院，安徽芜湖241000）

客户对产品的定制化需求越来越强烈，为了快速响应市场高速发展的需求和节约企业的管理成本，联合载货汽车的线束在设计时就引入模块化设计的理念。通过模块化设计方法，完成了联合载货汽车线束平台的模块开发，满足各种车型、轴距及发动机的匹配使用要求。实际使用结果表明，用模块化设计方法，不但可以快速响应客户的个性化需求，还能减少零部件种类，极大地节约了企业管理成本和减轻售后备件压力，同时还缩短了产品生产周期及提高了产品品质稳定性。鉴于此，汽车线束模块化设计显得尤为重要。

汽车线束；模块化；车型；轴距；发动机

现今产品更新换代速度越来越快，客户个性化需求越来越多。如何在满足客户个性化需求的同时又能使企业在产品管理和设计中不至于臃肿、繁杂，模块化设计思路无疑是指引我们的航灯。模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。简而叙之，模块就是组成系统具有组合与拆分功能的单元，而模块化就是为了获取系统自由组合的最佳效益，解构和组合系统模块的全部活动［1］。

1　联合载货汽车线束模块化设计运用

模块化产品设计的目的是以不同的单元模块进行组合，组合成尽可能多的产品来满足客户的需求。由于模块具有不同的组合，可以配置生成多样化满足用户需求的产品，同时又具有标准的几何连接接口和一致的输入输出接口，从而达到按照整车配置进行定制化生产和批量化生产。

汽车线束作为汽车零部件中的一个重要件，也是汽车电路的网络主体。随着汽车电器各项功能配置的增加，汽车线束也变得越来越复杂，特别在商用车领域，需要满足车型种类、轴距及客户订单的多异化配置，重型载货汽车底盘线束基本上形成了专车专用的特点。由于线束零件品种的繁多，给生产物料仓储、售后备件及供应商的供货周期都带来极大的困扰，并且线束常常成为受变更影响的中心，设计冻结之后仍然有大量的变更，设计冻结之后产生这些变更会导致线束大量的返工，带来一些潜在的品质风险。因此，为达到满足联合载货汽车多平台车型的发展战略要求，联合载货汽车车辆线束在研发之初就引入了模块化设计理念。

2　线束模块化设计影响因素

从事汽车线束设计的人员都清楚地知道，影响线束零件变化的因素太多。在商用车领域内，主要影响线束模块化设计因素有两大方面，即整车电器原理和电器件的布置，具体影响因素见图1。

图1　电器原理和几何布局影响因素图

3　线束模块化设计思路

汽车线束模块化设计思路就是通过对单元系统原理进行分析，结合整车装配工艺拆分成多个组成单元的线束，并通过对转接口定义模块化设计规划、电器功能模块化、电器件布局模块化设计来达到整车线束模块化设计。下文对联合载货汽车整车线束模块化设计进行举例介绍。

3.1联合载货汽车原理设计

目前整车CAN、LIN等车载总线的应用已经非常普遍，据统计，路上行驶的车辆已经有一半以上的车辆均带有CAN总线功能，而其区别仅为参与CAN总线通信的节点数量与其网络系统架构的设计复杂程度。国内各汽车主机厂现对CAN总线的认识已经由几年前的“什么是CAN总线”、“为什么要做CAN总线”变为了现在的“怎样做CAN总线”、“怎样才能做得更好”。所以在整个电子电气架构中网络系统架构开发的重要性已经凸显出来。联合载货汽车电器原理就是基于这样一个平台而生，图2为联合载货汽车的电器原理拓扑图。联合载货汽车电器原理设计具有以下特点。

1）模块化设计车辆信息由最近的模块采集；模块都有功率驱动能力；模块具备自诊断功能。

2）总线功能总线各节点信息通过J1939报文格式实行数据交换；通过网关实现信息共享；4路CAN分别为PCAN、BCAN、DCAN、RCAN；1路LIN；灵活的订制功能。

3.2线束转接口定义模块化设计（例驾驶室线束与底盘线束对接）［2］

考虑到线束加工制作及车辆装配工艺节拍需求，联合载货汽车整车线束进行了分段式处理和模块化规划。图3为驾驶室与底盘线束对接布置规划，图4为插接件针脚定义规划。

图2　电器原理拓扑图

图3　驾驶室与底盘线束对接布置规划

3.3线束功能模块化

汽车线束连接着各个用电器，传输着各用电器所需的信号。通过对线束终端功能分析，可将单个线束按功能拆分成几个子功能线束，分别给每个子功能线束进行定义，使它们在公共过渡转接口处的插接件针脚定义进行固化；通过把每个功能模块的系统固化，使得线束最终组合的产品更为通用化。线束功能模块化拆分过程示意图（图5）很好地为拆分功能模块化过程进行了解释。要注意的是，图5中的线束进行了简化，实际产品可能更加复杂，拥有许多模块化元素。由于材料最终将组装进成品中，这个过程必须保持分布在几个或多个模块中组件间的关系。模块化过程必须考虑组合模块的影响，如共用接合点的设计，在遇到多个接合点设计时，建议采用导通片回路来实现功能。

图4　插接件针脚定义规划

图5　功能模块化拆分过程示意图

3.4线束布局模块化

汽车线束贯穿于车辆的全身，线束合适的分段连接规划也是线束模块化设计的重要步骤之一。商用车（重型载货汽车）整车线束基本上分为驾驶室室内线束、底盘线束、电源线束3大类。驾驶室内线束主要有仪表板线束、顶棚线束、左门线束、右门线束、前围线束、ABS驾驶室线束；电源线束主要有蓄电池类电源线束、起动机线束；而商用车驾驶室的更新换代周期相对比较长，大底盘常常根据车型的不同进行不断地升级变化，因此研究商用车的线束布局主要侧重于底盘线束。

目前底盘线束的设计方式有2种模式，即集成式和分段式。集成式线束设计方式使得线束臃肿庞大，给加工制造及模块化生产带来极大的困难；分段式线束根据整车电器布置进行规划，把整个底盘电器按照功能和区域进行合理划分，使得单个线束变得简单。

分段式线束模块化设计，用电器的布置规划在模块化设计中发挥着重大的作用。线束的生态环境很大程度取决于整车开发的模块化以及在开发过程中是否严格地系统化、流程化去设计和规划，因此，线束设计技术开发应尽早参与到整车开发布置规划中，提出设计规划要求，共同制定技术路线图。

4　模块化设计优点

表1为集成式线束设计与分段式设计的优缺点对比。采取模块设计后，原本复杂的线束设计过程变得简单化、标准化、系统化。可有效降低和减少线束设计与生产风险，从而提升产品品质。

表1　集成式线束设计与模块化设计对比表

线束模块化设计，目前已广泛运用于集瑞联合载货汽车U平台U4U3U5系列车型及V平台V4V3V5系列车型。从实践经验来看，采用模块化的设计方式，极大优化了设计开发周期及缩短生产加工周期，并能降低每年价值100万线束产品的库存呆滞风险。

模块化设计的线束是基于电气功能和布局来分类的。对于设计人员来说，只要确认是否有新的功能种类出现。如果有，需要先完成新功能的线束设计，然后添加到功能清单中，待客户选择完车辆配置，与之对应的功能清单产生后，这时线束设计者只要把客户选好的不同功能的线束组合到一起，即可完成线束设计。

［1］柳献初.模块化思想溯源［J］.商用汽车，2009（2）：80-81.

［2］张玉钟，王艳丽，尹亮，等.汽车插接器的模块化设计［J］.汽车电器，2013（10）：7-8.

（编辑杨景）

Modular Design of Automotive Wiring Harness of C&C

ZHOU Wen-sheng，ZHANG Jun，LIN Ping-ping
（C&C Trucks Vehicle Engineering Institute，Wuhu 241000，China）

In order to respond to customization requirement from customers，rapid developing market demands and management cost saving objectives，C&C Trucks has introduced the modular design at the initial phase of designing.Through this method，it completed the modular development of harness platform，which satisfies demands of vehicle model switch all kinds of wheel base and engine matching requirements.The practical application shows that modular design could not only respond to the customized orders quickly，but also reduce the amount of parts type，significantly cut down the manage men cost，lesson the pressure of the after-sale parts stocking，and shorten the production cycle and improve the product quality stability.Therefore，it is very important to design the automobile wire harness with modular idea.

automotive wire harness；modular design；vehicle model；wheelbase；engine

U463.62

A

1003-8639（2016）07-0007-04

2015-11-18；

2015-12-12

周文生（1986-），男，安徽安庆人，；张军（1977-），男，安徽合肥人；林萍萍（1984-），男，安徽安庆人。